步進馬達依定子線圈的相數(shù)不同可分成二相、四相及五相式,小型步進馬達以二相式較為普遍。 單極性型(unipolar) :定子磁極極性為同一方向,如可變磁阻式步進馬達,磁極線圈只有一組,所加的激磁電流為固定方向,因此單極性步進馬達所需的電源較簡單。單極性驅(qū)動電路使用四只晶體管來驅(qū)動步進電機的兩組相位,電機結(jié)構(gòu)則如圖1所示包含兩組帶有中間抽頭的線圈,整個電機共有六條線與外界連接-圖1。這類電機有時又稱為四相電機,但這種稱呼容易令人區(qū)分不了又不正確,因為它其實只有兩個相位,精確的說法應(yīng)是雙相位六線式步進電機。六線式步進電機雖又稱為單極性步進電機,實際上卻能同時使用單極性或雙極性驅(qū)動電路。 圖1 單極性二相步進電機驅(qū)動電路 雙極性型(bipolar) :定子磁極極性為兩個方向,如永久磁鐵式步進馬達,其轉(zhuǎn)子的極性和定子磁極極性有交互變化的需要。單一激磁線圈時其激磁方向為正負交替變化,兩組磁極線圈時,一組正向激磁,另一組負向激磁,兩組交替變化,使定子磁極極性變化。以雙極方式運用,其電源較為復(fù)雜。雙極性步進電機的驅(qū)動電路則如圖2所示,它會使用八只晶體管來驅(qū)動兩組相位。雙極性驅(qū)動電路可以同時驅(qū)動四線式或六線式步進電機,雖然四線式電機只能使用雙極性驅(qū)動電路,它卻能大幅降低量產(chǎn)型應(yīng)用的成本。雙極性步進電機驅(qū)動電路的晶體管數(shù)目是單極性驅(qū)動電路的兩倍,其中四顆下端晶體管通常是由微控制器直接驅(qū)動,上端晶體管則需要成本較高的上端驅(qū)動電路。雙極性驅(qū)動電路的晶體管只需承受電機電壓,所以它不像單極性驅(qū)動電路一樣需要箝位電路。
圖2 雙極性步進電機驅(qū)動電路 二相步進馬達的激磁方式有下列兩種: (1).全步激磁 全步激磁方式又可分為1 相激磁與2相激磁兩種方式,說明如下: 1相激磁 每次只激磁一相線圈,每輸入一個脈波,便產(chǎn)生一步級的轉(zhuǎn),如圖3所示,由圖中可知,當激磁依A→B→A→B→A……相順序,則馬達順時針方向旋轉(zhuǎn);若依B→A→B→A→B……相順序激磁,則馬達依逆時針方向旋轉(zhuǎn)。此種激磁方式之優(yōu)點為線圈消耗功率小,角精確度良好,但其轉(zhuǎn)距小,加上阻尼特性不良,易失步。
圖3
2相激磁 每輸入一個脈波,將有二相線圈激磁,如圖4所示,由圖中可知,若依AB→BA→AB→BA→AB……相順序激磁,則馬達順時針方向旋轉(zhuǎn):若依BA→AB→BA→AB→BA……相順序激磁,則馬達轉(zhuǎn)向為逆時針方向。此種激磁方式由于同時有兩組線圈激磁,輸出轉(zhuǎn)距較大,加上阻尼效果良好,故能追蹤較高的脈波率,但其缺點為耗電較大,容易發(fā)熱。 圖4 (2)半步激磁 此種激磁方式又稱1-2相激磁,激磁一相線圈和二相線圈交互進行,每加入一數(shù)字脈波所轉(zhuǎn)動之角度為原步進角的一半,因此分辨率可提高一倍,且運轉(zhuǎn)時相當平滑,故與2相激磁方式同受廣泛使用。圖5為二相步進馬達采用1-2相激磁方式之時序圖,由圖中可知,若依照A→AB→B→BA→A→AB→B→BA→A→AB……相的順序激磁,則步進馬達將以順時針方向旋轉(zhuǎn);但如果依照BA→A→AB→B→BA→A→AB→B→BA……相順序激磁,則馬達逆時針方向旋轉(zhuǎn)
圖5
圖6 二相5線/6線步進電機內(nèi)部接線圖 |